磁共振彌散張量成像在彌漫性軸索損傷的應(yīng)用

北京市順義區(qū)醫(yī)院影像科(北京 101300)

馬連菊 張 郡 劉迎軍

DAI是一種以神經(jīng)軸索損傷為主要病變的原發(fā)性腦實(shí)質(zhì)受損，患者有明確的頭部創(chuàng)傷史，由于腦白質(zhì)廣泛變性造成嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙，嚴(yán)重者可致殘甚至死亡[1]。DAI常見(jiàn)于交通事故導(dǎo)致的腦組織損傷，與其它顱腦損傷合并致死率高，是一種預(yù)后較差的嚴(yán)重腦損傷疾病，早期診斷及準(zhǔn)確評(píng)估損傷程度對(duì)患者治療和預(yù)后有積極意義[2]。常規(guī)CT、MRI是判斷顱腦損傷的常見(jiàn)影像學(xué)檢查，但對(duì)軸索損傷的觀察存在一定局限性，往往忽略早期輕微損傷或低估損傷程度，因此需尋求更精確的診斷方式[3]。DTI是一種由彌散加權(quán)成像發(fā)展深化而來(lái)的描述大腦結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，通過(guò)對(duì)人腦組織中水分子彌散的追蹤和成像來(lái)觀察腦白質(zhì)纖維束的組織結(jié)構(gòu)和病理變化并進(jìn)行定量分析，能夠更準(zhǔn)確的判斷患者軸索損傷的程度[4]。本研究旨在探究DTI對(duì)DAI患者的應(yīng)用價(jià)值，為DAI的早期診斷和預(yù)后評(píng)估提供影像學(xué)依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2014年3月～2017年3月我院收治的36例DAI患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～65歲；入院10d內(nèi)進(jìn)行磁共振檢查；有明確外傷史，且創(chuàng)傷后昏迷；常規(guī)CT或MRI檢查發(fā)現(xiàn)大腦半球、胼胝體等部位存在直徑≦2cm的出血灶或局部水腫、挫傷；病情嚴(yán)重程度與影像學(xué)表現(xiàn)不一致；患者知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并惡性腫瘤者；妊娠期或哺乳期婦女；休克或多器官衰竭者；無(wú)法行MRI檢查者。DAI組患者男21例，女15例；年齡(46.31±8.62)歲；受傷原因：車禍23例，高處墜落傷10例，打擊傷3例；入院時(shí)格拉斯哥昏迷量表(GCS)[5]評(píng)分(7.12±1.26)分。選擇同時(shí)期的36例健康志愿者作為對(duì)照組，男19例，女17例；年齡20～65歲，平均年齡(47.94±9.31)歲；無(wú)外傷及神經(jīng)系統(tǒng)病史；均簽署知情同意書(shū)。兩組受試者在性別(χ2=0.225，P＞0.05)、年齡(t=0.771，P＞0.05)等方面比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

1.2 檢查設(shè)備和方法采用美國(guó)GE Signa Twinspeed 1.5T磁共振掃描儀，8通道頭線圈。兩組受試者行常規(guī)掃描：FSET1WI(TR=1776ms，TE=27.5ms)，T2WI(TR=4350ms，TE=132.5ms)，T2FLAIR(TR=8336ms，TE=164.3ms)，DWI(TR=6012ms，TE=106.5ms)；DTI掃描：采用SE-EPI序列(TR=8100ms，TE=112.3ms，F(xiàn)OV=24×24cm，b值1000s/mm2，矩陣128×128mm，層厚4mm，間距0mm，彌散方向25)。將DTI圖像資料傳送到ADW4.4工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選擇兩組受試者相同部位感興趣區(qū)ROI(面積為20mm2)，測(cè)量各向異性分?jǐn)?shù)(FA)值和表觀彌散系數(shù)(ADC)值，包括胼胝體壓部、內(nèi)囊、額葉白質(zhì)和丘腦。

1.3 觀察指標(biāo)分析DAI組患者的影像學(xué)圖像特點(diǎn)，比較兩組ROI(胼胝體壓部、內(nèi)囊、額葉白質(zhì)、丘腦)的FA值和ADC值的差異。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)以(±s)表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)以(%)表示，采用χ2檢驗(yàn)；以P＜0.05提示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 DAI組患者影像學(xué)圖像分析DAI組36例確診患者中，5例患者常規(guī)MRI檢查顯示正常，病灶處T2WI未見(jiàn)明顯異常信號(hào)(見(jiàn)圖1)，DTI顯示有輕微損傷(見(jiàn)圖2)；31例患者M(jìn)RI檢查可見(jiàn)病灶處T2WI呈高信號(hào)(見(jiàn)圖3)，DTI檢查顯示病灶處各向異性下降(見(jiàn)圖4)。

2.2 DAI組與對(duì)照組FA值比較DAI組在胼胝體壓部、內(nèi)囊、額葉白質(zhì)、丘腦的FA值均低于對(duì)照組(P＜0.05)，見(jiàn)表1。

2.3 DAI組與對(duì)照組ADC值比較DAI組在胼胝體壓部、內(nèi)囊、額葉白質(zhì)、丘腦的ADC值均低于對(duì)照組(P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表1 DAI組與對(duì)照組FA值比較（s）

表1 DAI組與對(duì)照組FA值比較（s）

組別 n 胼胝體壓部 內(nèi)囊 額葉白質(zhì) 丘腦D A I組 3 6 0.6 4 2±0.0 5 9 0.5 8 3±0.0 5 1 0.3 6 7±0.0 3 1 0.2 6 4±0.0 2 1對(duì)照組 3 6 0.8 1 2±0.0 7 8 0.7 0 4±0.0 6 4 0.5 1 3±0.0 4 8 0.3 1 1±0.0 2 8 t 1 0.4 2 9 8.8 7 1 1 5.3 3 1 8.0 5 7 P 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0

表2 DAI組與對(duì)照組ADC值比較（s）

表2 DAI組與對(duì)照組ADC值比較（s）

組別 n 胼胝體壓部 內(nèi)囊 額葉白質(zhì) 丘腦D A I組 3 6 5.6 4 1±0.7 4 3 5.1 4 2±0.6 3 2 5.3 5 4±0.6 4 7 5.3 2 6±0.0 4 8對(duì)照組 3 6 8.1 3 4±1.1 0 2 7.3 6 5±0.8 4 1 7.1 5 3±0.7 6 1 6.3 4 5±0.6 1 3 t 1 1.2 5 4 1 2.6 7 9 1 0.8 0 6 9.9 4 3 P 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0

3 討 論

DAI是由于顱腦在強(qiáng)烈外力作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)加速度或角加速度，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)部位腦組織的神經(jīng)軸索和小血管造成損傷的一種彌漫性顱腦損傷。該疾病致死、致殘率較高，且易合并有其它顱腦損傷，導(dǎo)致預(yù)后不佳，嚴(yán)重危害患者生命健康，臨床上需引起足夠重視。相關(guān)研究表明[6]，DAI具有神經(jīng)軸索回縮球形成、小膠質(zhì)細(xì)胞簇出現(xiàn)這類特征性的病理學(xué)改變，可通過(guò)組織學(xué)檢查并結(jié)合具體臨床表現(xiàn)進(jìn)行最終確診，但早期對(duì)于顱腦損傷的診斷常依賴CT、MRI等影像學(xué)檢查。由于軸索損傷的特殊性和微小性病變，常規(guī)CT或MRI對(duì)病灶的檢出率較低，且容易對(duì)損傷程度進(jìn)行錯(cuò)誤評(píng)判，進(jìn)而對(duì)患者的治療和預(yù)后造成不利影響[7]。因此，尋找更加靈敏、準(zhǔn)確的影像學(xué)方法對(duì)DAI的診斷和預(yù)后評(píng)估均有積極意義。

DTI是一種特殊的MRI成像技術(shù)，通過(guò)對(duì)腦組織中水分子彌散運(yùn)動(dòng)的追蹤來(lái)顯示腦白質(zhì)纖維束的組織結(jié)構(gòu)和病理改變，不同的組織結(jié)構(gòu)對(duì)水分子自由彌散的速率和方向存在不同程度的影響，此種差異是DTI的成像基礎(chǔ)[8]。與常規(guī)MRI比較，DTI可對(duì)組織內(nèi)水分子的彌散特點(diǎn)進(jìn)行定量分析，能夠更加精準(zhǔn)的判斷顱腦損傷的部位和程度，因而對(duì)DAI的診斷更準(zhǔn)確[9]。本研究中部分患者M(jìn)RI檢查未見(jiàn)明顯異常，但DTI顯示存在輕微腦白質(zhì)損傷，進(jìn)一步證實(shí)了DTI對(duì)于DAI的診斷有高度靈敏性。

FA值和ADC值均可量化反映組織內(nèi)水分子的彌散運(yùn)動(dòng)，是DTI檢查中最常用的兩個(gè)參數(shù)。FA值指彌散張量中各向異性成分占整個(gè)彌散張量的比值，取值在0～1之間，彌散方向與神經(jīng)纖維走向一致時(shí)，F(xiàn)A值接近于1[10]。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[11]，彌散運(yùn)動(dòng)的各向異性與神經(jīng)纖維的完整性、走行方向以及髓鞘脫失等組織結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)。顱腦損傷導(dǎo)致的腦白質(zhì)纖維束完整性被破壞，走行方向被改變，及其直徑大小、排列緊密性的變化均能一定程度上影響水分子的彌散，進(jìn)而改變FA值。本研究發(fā)現(xiàn)，DAI患者的腦組織損傷病灶主要存在于胼胝體壓部、內(nèi)囊、額葉白質(zhì)、丘腦這些部位，因此選擇測(cè)量上述結(jié)構(gòu)的FA值來(lái)反映患者的損傷程度。研究結(jié)果顯示，DAI患者損傷部位的FA值明顯低于健康志愿者，表明FA值下降可提示存在軸索損傷，與宋坤等學(xué)者[12]的研究結(jié)果基本一致。該學(xué)者認(rèn)為，軸索損傷導(dǎo)致的神經(jīng)細(xì)胞膜腫脹、組織結(jié)構(gòu)改變等現(xiàn)象使得水分子在平行于軸索方向的擴(kuò)散阻力增大，而垂直于軸索方向的擴(kuò)散則增強(qiáng)，從而降低FA值。

圖1 MRI檢查T2WI圖像；圖2 DTI檢查圖像，彩色部分顯示有輕微損傷；圖3 MRI檢查T2WI圖像，病灶處顯示高信號(hào)；圖4 DAI患者彩色FA圖，可見(jiàn)胼胝體壓部右側(cè)各向異性下降；圖5 健康志愿者FA圖。

ADC值代表彌散梯度磁場(chǎng)施加方向上水分子的彌散特點(diǎn)，腦白質(zhì)纖維損傷造成的神經(jīng)細(xì)胞水腫可導(dǎo)致ADC值降低，其值變化可定量反映腦水腫程度[13]。本研究對(duì)受試者的ADC值進(jìn)行分析比較后發(fā)現(xiàn)，DAI組患者的ADC值低于對(duì)照組，表明軸索損傷導(dǎo)致的神經(jīng)纖維水腫可減弱水分子的彌散運(yùn)動(dòng)，與理論推測(cè)結(jié)果一致。但也有研究指出[14]，部分ADI患者的ADC值與正常值比較無(wú)顯著差異，甚至高于正常值。本研究可能由于選取的樣本容量較小，尚未觀察到此種現(xiàn)象，但仍提示單獨(dú)采取ADC值變化判斷顱腦損傷存在一定局限性，應(yīng)與其它評(píng)估手段相結(jié)合，更有利于對(duì)病情的準(zhǔn)確判斷。

綜上所述，DTI能夠客觀準(zhǔn)確的反映DAI患者的腦白質(zhì)損傷情況，為DAI的診斷和與預(yù)后評(píng)估提供了較為清晰的影像學(xué)依據(jù)。